皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)超標(biāo)原因分析及解決實(shí)例

陶 平

（中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

摩洛哥萊斯菲爾港熱電廠的一條煤料輸送皮帶機(jī)，其額定輸送量為4800t/h，帶寬1800mm，長(zhǎng)度1117m，于2014年3月投入使用。運(yùn)行約一年后，其出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)噪音過(guò)大及振動(dòng)異常問(wèn)題。該皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、齒輪減速器、液力偶合器和滾筒組成，由兩臺(tái)630kW的西門子電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其型號(hào)為1P 1LA4402-4AN70-Z，電壓6.6kV，轉(zhuǎn)速為1490r/min。驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)由30mm鋼板，350mm×20mm方管和筋板焊接而成，支腿與基礎(chǔ)鉸接，鉸支座內(nèi)為φ160mm×30mm聚氨酯減震軸套，整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

1 振動(dòng)測(cè)量和溫度監(jiān)控

采用斯凱孚SKF的CMXA70便攜式數(shù)據(jù)采集與FFT頻譜分析儀，對(duì)該皮帶機(jī)的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。采用雷泰RAYTEK MT4手持式紅外測(cè)溫儀對(duì)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)在不同工況下的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

驅(qū)動(dòng)裝置各振動(dòng)測(cè)量分布點(diǎn)位置如圖2所示，所測(cè)得的電動(dòng)機(jī)及減速器的振動(dòng)頻譜圖如圖3所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)裝置各振動(dòng)測(cè)量分布點(diǎn)位置

對(duì)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)在皮帶機(jī)不同工況下運(yùn)行的溫度變化進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)控的溫度變化都在設(shè)備正常運(yùn)行范圍內(nèi)，基本可以排除設(shè)備故障原因，但還需停機(jī)進(jìn)一步的檢查。對(duì)于大型機(jī)組，當(dāng)其額定功率＞300kW，軸高＞315mm時(shí)，根據(jù)《機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（ISO_10816-3-2009），其振動(dòng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 大型機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（功率＞300kW，軸高＞315mm）

圖3 電動(dòng)機(jī)及減速器的振動(dòng)頻譜圖

A區(qū)：新調(diào)試設(shè)備的振動(dòng)通常在該區(qū)域。

B區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)有振動(dòng)的機(jī)器通常被認(rèn)為可以長(zhǎng)期使用，沒(méi)有任何限制。

C區(qū)：振動(dòng)落在該區(qū)域內(nèi)的機(jī)器通常被認(rèn)為是長(zhǎng)期連續(xù)使用的。通常，機(jī)器可以在這些條件下運(yùn)行一段有限的時(shí)間，直到有機(jī)會(huì)根據(jù)需要采取糾正措施。

D區(qū)：振動(dòng)值在這個(gè)區(qū)域通常被認(rèn)為足以損壞機(jī)器。

2 振動(dòng)原因分析和排查

2.1 設(shè)備原因

從圖3所示的振動(dòng)頻譜中可以看出，電動(dòng)機(jī)垂直向振動(dòng)頻譜中存在高頻區(qū)，而電機(jī)故障引起的原因有：電機(jī)軸承圈松動(dòng)，軸承間隙過(guò)大，軸承損壞；電機(jī)內(nèi)部軸承軸向定位不準(zhǔn)，引起偏心，電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡，輸入電流偏差等。停機(jī)電機(jī)對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)有異常。

對(duì)液力偶合器進(jìn)行核查，結(jié)構(gòu)無(wú)損傷，液壓油正常，而其動(dòng)不平衡也是引起振動(dòng)的原因。筆者聯(lián)系廠家，并查實(shí)偶合器出廠時(shí)做的動(dòng)平衡試驗(yàn)報(bào)告，耦合器合格，排除液力耦合器本身問(wèn)題。

對(duì)齒輪減速器進(jìn)行檢查，因?yàn)辇X輪箱中的軸、齒輪和軸承在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如果產(chǎn)生故障會(huì)引起振動(dòng)超標(biāo)。其故障主要發(fā)生在齒輪、傳動(dòng)軸和軸承中，一般常見(jiàn)的典型故障形式有：斷齒、齒形誤差、齒輪磨損、軸彎曲、軸不平衡、軸不對(duì)中和軸承疲勞剝落。筆者聯(lián)系廠家核實(shí)出廠試驗(yàn)報(bào)告，并打開(kāi)齒輪箱外殼，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；放出液壓油，也未發(fā)現(xiàn)鐵屑，由此排除減速器本身故障。

2.2 裝配原因

驅(qū)動(dòng)裝置在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，裝配存在誤差而不同心，這也是造成振動(dòng)超標(biāo)的主要原因，其中包括滾筒軸與減速器、減速器與液力偶合器、液力偶合器與電動(dòng)機(jī)。采用普盧福的型號(hào)ROTALIGN ULTRA的激光對(duì)中儀對(duì)同軸度進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)偶合器與電動(dòng)機(jī)軸的同軸度0.43mm，超出規(guī)定的0～0.15mm的允許范圍，隨后對(duì)其同軸度進(jìn)行了仔細(xì)校正，控制在小于0.04mm的范圍內(nèi)。校正后開(kāi)機(jī)啟動(dòng)，再對(duì)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)及減速器的振動(dòng)并未降低。

2.3 驅(qū)動(dòng)裝置架和支腿原因

對(duì)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察測(cè)量，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)的沿皮帶機(jī)方向呈圓弧線彎曲變形。對(duì)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)其剛度不夠，造成平臺(tái)整體振動(dòng)，直接影響平臺(tái)上設(shè)備的同軸度，從而引起電動(dòng)機(jī)和減速器振動(dòng)加劇。

對(duì)支腿進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)鉸軸上支腿振動(dòng)與電動(dòng)機(jī)接近，下支腿無(wú)明顯振動(dòng)。用千斤頂固定驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)，拆開(kāi)支腿，發(fā)現(xiàn)MC尼龍?zhí)啄p嚴(yán)重，間隙超過(guò)10mm，造成整個(gè)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)上下抖動(dòng)，加劇了振動(dòng)狀態(tài)。對(duì)支腿內(nèi)MC尼龍進(jìn)行更換，檢測(cè)振動(dòng)降到13mm/s，還是超出標(biāo)準(zhǔn)值。

3 最終解決方案

最終解決方案如圖4所示。一是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)加固。對(duì)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和受力計(jì)算，在兩側(cè)的各筋板之間加橫隔板并進(jìn)行焊接，整個(gè)驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)形成一個(gè)箱式結(jié)構(gòu)，剛度更強(qiáng)，受力驗(yàn)算合格。二是更換支腿形式，將MC尼龍減震套的鉸接支腿更換為橡膠支座形式。三是在驅(qū)動(dòng)架平臺(tái)焊接加固完成，在橡膠墊支座安裝完成后，采用激光對(duì)中儀重新對(duì)同軸度進(jìn)行校正。

圖4 解決方案

校正啟動(dòng)后，該皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，再次測(cè)量振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)和減速器最大振幅降到0.46mm/s，符合規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

該皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)超標(biāo)的處理非常成功，但設(shè)備改造是一件極其煩瑣的工作，如果抓不住問(wèn)題的關(guān)鍵，很容易走彎路，浪費(fèi)了人力物力，最后問(wèn)題得不到解決。對(duì)故障進(jìn)行仔細(xì)全面的檢測(cè)和分析，并查閱相關(guān)技術(shù)資料，人們才能抽絲撥繭，找出癥結(jié)并制定方案。目前，該皮帶機(jī)已運(yùn)行了兩年多，狀況良好，無(wú)振動(dòng)異常，希望本文的“診治”成功實(shí)例能給遇到類似問(wèn)題的工程師作為參考。

[1]劉運(yùn)光.大型皮帶機(jī)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)診斷與分析[J].水泥，2009，（2）：36.

[2]吳衛(wèi)國(guó).4#燒結(jié)機(jī)皮帶電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)原因分析及解決方案[J].酒鋼科技，2012，（1）：50-53.